Qu’est-ce qu’une turbine à vapeur à condensation – Définition

Classification des turbines – conditions d’alimentation en vapeur et d’échappement

Les turbines à vapeur peuvent être classées en différentes catégories en fonction de leur objectif et de leurs pressions de travail . L’utilisation industrielle d’une turbine influence les conditions initiales et finales de la vapeur. Pour que toute turbine à vapeur puisse fonctionner, il doit exister une différence de pression entre l’alimentation en vapeur et l’échappement. Cette classification comprend:

• Turbine à vapeur à condensation ,
• Turbine à vapeur à contre-pression ,
• Réchauffer la turbine à vapeur ,
• Turbine avec extraction à la vapeur

Turbine à vapeur à condensation

Les turbines à vapeur à condensation se trouvent le plus souvent dans les centrales thermiques. Dans une turbine à vapeur à condensation , la quantité d’énergie maximale est extraite de la vapeur, car la différence d’enthalpie est très grande entre la différence initiale (par exemple, 6  MPa; 275 ° C; x = 1 ) et finale (par exemple,  0,008 MPa, 41,5 ° C; x = 0,9 ) conditions de vapeur. Ceci est réalisé en faisant passer la vapeur d’échappement dans un condenseur (appelé condenseur de surface), qui condense la vapeur d’échappement provenant des étages basse pression de la turbine principale (diminue la température et la pression de la vapeur d’échappement). La vapeur évacuée est condensée en passant sur des tubes contenant de l’eau du système de refroidissement.

L’objectif de maintenir la pression d’échappement de turbine pratique la plus basse est une raison principale pour inclure le condenseur dans une centrale thermique. Le condenseur fournit un vide qui maximise l’énergie extraite de la vapeur, résultant en une augmentation significative du travail net et de l’efficacité thermique. Mais aussi ce paramètre (pression du condenseur) a ses limites d’ingénierie:

• La diminution de la pression d’échappement de la turbine diminue la qualité de la vapeur (ou la fraction de sécheresse). À un certain point, l’expansion doit être interrompue pour éviter les dommages qui pourraient être causés aux pales de la turbine à vapeur par une vapeur de mauvaise qualité .
• La diminution de la pression d’échappement de la turbine augmente considérablement le volume spécifique de vapeur d’échappement, ce qui nécessite d’énormes pales dans les dernières rangées de l’étage basse pression de la turbine à vapeur.

Dans une turbine à vapeur à condensation typique , la vapeur d’échappement se condense dans le condenseur et elle est à une pression bien inférieure à la pression atmosphérique (pression absolue de 0,008 MPa, ce qui correspond à 41,5 ° C). Cette vapeur est dans un état partiellement condensé (point F), typiquement d’une qualité proche de 90%. Notez que la pression à l’intérieur du condenseur dépend également des conditions atmosphériques ambiantes:

• température, pression et humidité de l’air en cas de refroidissement dans l’atmosphère
• température de l’eau et débit en cas de refroidissement dans une rivière ou une mer

Une augmentation de la température ambiante entraîne une augmentation proportionnelle de la pression de la vapeur d’ échappement ( ΔT = 14 ° C est généralement une constante), d’où l’efficacité thermique du système de conversion de puissance diminue. En d’autres termes, la puissance électrique d’une centrale électrique peut varier avec les conditions ambiantes , tandis que la puissance thermique reste constante.

La pression à l’intérieur du condenseur est donnée par la température de l’air ambiant (c’est-à-dire la température de l’eau dans le système de refroidissement) et par des éjecteurs à vapeur ou des pompes à vide , qui aspirent les gaz (non condensables) du condenseur de surface et les éjectent dans l’atmosphère.

La pression de condensation la plus basse possible est la pression de saturation correspondant à la température ambiante (par exemple une pression absolue de 0,008 MPa, ce qui correspond à 41,5 ° C ). Notez qu’il y a toujours une différence de température entre (autour de ΔT = 14 ° C ) la température du condenseur et la température ambiante, qui provient de la taille finie et de l’efficacité des condenseurs.